CN113482726A - 用于地铁工地竖井内的三维定位方法、系统及介质 - Google Patents

Abstract

本申请提出一种用于地铁工地竖井内的三维定位方法、系统及介质，该方法包括：建立与竖井区域对应的三维坐标系，并确定在竖井的不同层中设置的超宽带UWB基站的坐标；通过每个UWB基站对定位标签进行测距，从汇总后的数据中筛选出误差数据并丢弃；将三维坐标系划分为多个均等的正方体格子，根据选取的UWB基站的坐标和对应的测距数据，以及每个正方体格子的中心点坐标，依次确定定位标签在每个正方体格子的位置记录；根据每个格子的位置记录进行投票，确定定位标签的结论坐标。该方法可在竖井整体的三维空间内进行定位，扩展了可定位的区域，提高了定位的准确性。

Description

用于地铁工地竖井内的三维定位方法、系统及介质

技术领域

本申请涉及室内三维定位检测技术领域，尤其涉及一种用于地铁工地竖井内的三维定位方法、系统及介质。

背景技术

目前，在各类施工工地内，尤其是地铁隧道施工工地的竖井区域，对生产人员及设备的定位需求是人员安全管理的一大重点，实现工地竖井内全区域人员及设备定位的需求也越来越多。

在相关的各种定位技术中，超宽带（Ultra Wide Band，简称UWB）技术是一种利用纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据的无线通信方式，该技术采用高带宽、快速脉冲的方式，基于测距实现定位，具有精度高、功耗低、易部署、抗干扰强等优点，相比其他采用接收的信号强度指示（RSSI）方式的定位技术，适用性更广、精度更高。

然而，申请人发现，目前地铁隧道生产厂区环境中建立的单独UWB定位系统存在以下缺陷：第一，在立体环境中UWB技术实现三维空间显示比较困难，对于具有多层的立体环境，只能在每一个层中分别进行定位，无法跨越多个层进行定位；第二，由于实际应用中工地现场环境复杂，存在多重遮挡及偶然遮挡致使信号反射而引起采集数据异常，可能导致计算出的定位结果错误。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的第一个目的在于提出一种用于地铁工地竖井内的三维定位方法，该方法根据UWB高精度定位数据对划分的每个采样区域进行筛选、投票得出待定位的标签的坐标，可在竖井整体的三维空间内进行定位，扩展了可定位的区域，提高了定位的准确性。

本发明的第二个目的在于提出一种用于地铁工地竖井内的三维定位系统。

本发明的第三个目的在于提出一种非瞬时计算机可读存储介质。

为达到上述目的，本申请第一方面实施例提出了一种用于地铁工地竖井内的三维定位方法，包括：建立与竖井区域对应的三维坐标系，并在所述竖井区域的不同层中分别设置对应数量的超宽带UWB基站，确定每个所述UWB基站的坐标；通过每个所述UWB基站对定位标签进行测距，将测距数据发送至主基站进行汇总；从汇总后的原始距离数据中筛选出误差数据并丢弃所述误差数据；将所述三维坐标系划分为多个均等的正方体格子，确定每个所述正方体格子的中心点坐标，并根据筛选结果从设置的基站中选取预设数量的UWB基站，根据选取的UWB基站的坐标和对应的测距数据，以及每个所述正方体格子的中心点坐标，依次确定所述定位标签在每个所述正方体格子的位置记录；根据所述每个所述正方体格子的位置记录进行投票，以确定所述定位标签的结论坐标。

根据本申请实施例的用于地铁工地竖井内的三维定位方法，根据UWB高精度定位数据对划分的每个采样区域进行筛选、投票得出待定位的标签的坐标，可在竖井整体的三维空间内进行定位，即当人员及设备处在竖井的不同层时可统一进行定位，实现了竖井的全区域内无缝覆盖的效果，扩展了可定位的区域，并且，降低了障碍物遮挡信号等实际因素对定位的影响，提高了定位的准确性。

另外，根据本申请上述实施例提出的用于地铁工地竖井内的三维定位方法还可以具有如下附加的技术特征：

根据本申请的一个实施例，根据选取的UWB基站的坐标和对应的测距数据，以及每个所述正方体格子的中心点坐标，依次确定所述定位标签在每个所述正方体格子的位置记录，包括：S1：根据所述选取的UWB基站的坐标和任一正方体格子的中心点坐标，计算每个所述选取的UWB基站与所述任一正方体格子的中心点间的距离，并将每个所述选取的UWB基站与所述任一正方体格子的中心点间的距离相加，以获得第一距离；S2：计算每个所述选取的UWB基站发送的测距数据的和，以获得第二距离；S3：计算所述第一距离与所述第二距离的差的绝对值，并比较所述绝对值与所述正方体格子的边长的大小；S4：若所述绝对值小于所述正方体格子的边长，则所述任一正方体格子位置记录加一。

根据本申请的一个实施例，用于地铁工地竖井内的三维定位方法在步骤S4之后，还包括：确定从设置的基站中选取预设数量的UWB基站的各个排列组合，针对每种组合依次选取对应的UWB基站，并重复执行步骤S1至步骤S4，以确定每种组合下的所述任一正方体格子位置记录是否加一；计算所述任一正方体格子累计的位置记录。

根据本申请的一个实施例，所述根据所述每个所述正方体格子的位置记录进行投票，包括：通过预设的多个分类器结合每个所述正方体格子的位置记录对所述定位标签所在的正方体格子进行投票；将得票数大于总票数的一半的正方体小格子确定为所述定位标签所在的目标正方体格子；以所述目标正方体格子的中心点坐标为所述定位标签的结论坐标。

根据本申请的一个实施例，所述方法还包括：若每个正方体小格子的得票数均小于总票数的一半，则将临近的9个正方体格子进行累加，以获得多个投票区域，并对每个所述投票区域进行投票，以得票数最高的投票区域的中心点坐标为所述定位标签的结论坐标。

根据本申请的一个实施例，所述竖井区域包括顶层和中板层，在竖井区域的不同层中分别设置对应数量的超宽带UWB基站，包括：在所述顶层的每个窗口中的选择一组对角，在选择的每个角上设置一台UWB基站；在所述中板层的每个窗口的每个角上设置一台UWB基站。

根据本申请的一个实施例，所述从汇总后的原始距离数据中筛选出误差数据，包括：确定任一UWB基站与所述竖井区域的各个顶点间的距离中的最大距离；比较所述任一UWB基站传输的测距数据与所述最大距离的大小；若所述任一UWB基站传输的测距数据大于所述最大距离，则确定所述测距数据为误差数据。

根据本申请的一个实施例，确定所述定位标签的结论坐标后，还包括：在所述竖井区域的智慧工地系统显示所述定位标签的三维坐标。

为达到上述目的，本申请第二方面实施例提出了一种用于地铁工地竖井内的三维定位系统，包括：

第一确定模块，用于建立与竖井区域对应的三维坐标系，并在所述竖井区域的不同层中分别设置对应数量的超宽带UWB基站，确定每个所述UWB基站的坐标；

测距模块，用于通过每个所述UWB基站对定位标签进行测距，将测距数据发送至主基站进行汇总；

筛选模块，用于从汇总后的原始距离数据中筛选出误差数据并丢弃所述误差数据；

第二确定模块，用于将所述三维坐标系划分为多个均等的正方体格子，确定每个所述正方体格子的中心点坐标，并根据筛选结果从设置的基站中选取预设数量的UWB基站，根据选取的UWB基站的坐标和对应的测距数据，以及每个所述正方体格子的中心点坐标，依次确定所述定位标签在每个所述正方体格子的位置记录；

投票模块，用于根据所述每个所述正方体格子的位置记录进行投票，以确定所述定位标签的结论坐标。

本申请第三方面实施例提出了一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其中，所述计算机指令用于使所述计算机执行本申请实施例公开的的用于地铁工地竖井内的三维定位方法。

本公开附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本公开的实践了解到。

附图说明

本公开上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本申请实施例提供的一种用于地铁工地竖井内的三维定位方法的流程示意图；

图2是根据本申请实施例提供的一种UWB基站在竖井区域中的设置方式的示意图；

图3是根据本申请实施例提供的确定UWB基站与竖井区域的各个顶点间的距离的示意图；

图4是根据本申请实施例提供的划分竖井区域的示意图；

图5是根据本申请实施例提供的一种具体的用于地铁工地竖井内的三维定位方法的流程示意图；

图6是根据本申请实施例提供的一种用于地铁工地竖井内的三维定位系统的结构示意图；

图7示出了适于用来实现本申请实施方式的示例性计算机设备的框图。

具体实施方式

下面详细描述本公开的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本公开，而不能理解为对本公开的限制。相反，本公开的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

针对背景技术中提到的相关技术中存在的，在地铁工地的竖井的立体环境中UWB技术实现多层定位较为困难，且由于地铁施工工地现场环境复杂，存在多重遮挡及偶然遮挡致使信号反射而引起采集数据异常，导致定位错误技术问题，本实施例技术方案提供了一种用于地铁工地竖井内的三维定位方法，下面结合具体的实施例对该方法进行说明。

其中，需要说明的是，本申请实施例的用于地铁工地竖井内的三维定位方法的执行主体可以为申请提出的用于地铁工地竖井内的三维定位系统，该系统可以由软件和/或硬件的方式实现，该系统可以配置在电子设备中，电子设备可以包括但不限于终端、服务器端等。

图1是根据本申请实施例提供的一种用于地铁工地竖井内的三维定位方法的流程示意图，如图1所示，该方法包括：

S101：建立与竖井区域对应的三维坐标系，并在竖井区域的不同层中分别设置对应数量的超宽带UWB基站，确定每个UWB基站的坐标。

其中，在竖井区域的各个层中设置的UWB基站的数量可以根据对三维定位的精确度的要求和预计的成本等因素确定，并确保每个层中的每个位置的可视基站是4台以上（即每个位置均可被4台以上的UWB基站的信号覆盖），以满足三维定位基础要求即可，具体的设置方式此处不做限制。

在本申请一个实施例中，若竖井区域包括顶层、中板层和低层三个层，且每个层对应位置上设置了四个窗口，则如图2所示，其中，图中的黑点表示设置的UWB基站，较大的矩形表示顶层中窗口，在较大的矩形中的较小的矩形表示中板层每个窗口，作为一种示例，可以在顶层的每个窗口中的选择一组对角，在选择的每个角上设置一台UWB基站，并在中板层的每个窗口的每个角上设置一台UWB基站，即顶层（地面层）设置8个，中板层安装16台。由此，在低层不设置UWB基站的情况下，实现三个层每个位置可视基站在4台以上，在满足准确的三维定位的基础上节约了成本。

具体实施时，先在竖井区域内设置原点并基于原点建立与竖井区域对应的XYZ三维坐标系，原点的设置方式可以根据实际需求确定，比如，以竖井区域的中心点为原点，或者，以竖井区域的左下角的顶点为原点等。然后，通过上述方式在竖井区域的不同层中分别设置完成对应数量的超宽带UWB基站后，确定每个基站在建立的坐标系内的坐标，作为一种可能的实现方式，可以将安装的UWB基站通过激光测距或交叉计算等方法确定各个基站在坐标系内的精确坐标。

S102：通过每个UWB基站对定位标签进行测距，将测距数据发送至主基站进行汇总。

其中，定位标签是设置在待定位的人员或设备上的可与UWB基站进行交互的设备，比如，定位标签可设置在施工人员的安全帽上。在本申请中，将定位标签的坐标近似为待定位的人员或设备的坐标，通过确定定位标签在竖井区域对应的三维坐标系内的坐标，实现对人员或设备的三维定位。

其中，设置的UWB基站包括主基站和从基站，主基站可以和交换机等设备通信，以传输各UWB基站测得的数据。

具体的，设置的每个UWB基站通过发送非正弦波窄脉冲信号至定位标签的方式，测定本基站与定位标签之间的距离，进而每个UWB基站将测得的本基站与定位标签之间的距离（即测距数据）输出至主基站中进行汇总。

需要说明的是，本申请实施例中可同时对多个定位标签进行定位，即存在多个待定位的定位标签时，每个UWB基站可同时对各个定位标签进行测距，后续根据每个定位标签对应的测距数据分别对每个定位标签进行定位。

S103：从汇总后的原始距离数据中筛选出误差数据并丢弃误差数据。

其中，主基站汇总每个基站传输的测距数据后，获得各个UWB基站测得的原始距离数据，并且可通过交换机将原始距离数据传输至后台设备进行后续的计算，比如，传输至本申请实施例的三维定位系统的边缘计算层。

其中，误差数据是UWB基站测得的错误的距离数据，比如，由于UWB基站发送的信号被障碍物反射后，测量的与定位标签的距离大于实际距离，又比如，UWB基站在定位标签不在竖井区域内时测量的与与定位标签的距离等。

具体筛选误差数据时，在本申请一个实施例中，先确定每个UWB基站在竖井区域内可测得的准确的测距数据的最大阈值，作为一种示例，如图3所示，根据基站的坐标和竖井区域的各个顶点的坐标，确定每个UWB基站与竖井区域的各个顶点间的距离，其中，图3中的黑点表示基站，此处以基站A为示例，与基站A相连的两条虚线表示基站A与竖井区域的两个顶点间的距离，在图3中仅示例性示出确定基站与竖井区域的两个顶点间的距离，实际应用中需要确定每个UWB基站与竖井区域的各个顶点间的距离。然后比较各个距离，以其中的最大距离为当前基站可测得的准确的测距数据的最大阈值。然后比较每个UWB基站传输的测距数据与各基站对应的最大距离的大小，若任一UWB基站传输的测距数据大于其对应的最大距离，则确定该UWB基站当前的测距数据为误差数据。

S104：将三维坐标系划分为多个均等的正方体格子，确定每个正方体格子的中心点坐标，并根据筛选结果从设置的基站中选取预设数量的UWB基站，根据选取的UWB基站的坐标和对应的测距数据，以及每个正方体格子的中心点坐标，依次确定定位标签在每个正方体格子的位置记录。

其中，位置记录表示定位标签的位置处于当前正方体格子的概率。而选取的UWB基站的数量根据可以准确的确定定位标签的坐标确定，比如，根据3台UWB基站的数据可以确定定位标签在每个方体格子的概率时，则从设置的所有基站中选取3台。

在本申请的一个实施例中，如图4所示，先将三维坐标系划分为多个均等的正方体格子，其中，可根据坐标轴的长度和定位精度确定正方体格子的边长和数量，比如，将三维坐标系划分为多个边长为10cm的正方体格子，再确定划分出的每个正方体格子的中心点坐标，需要说明的是，图4仅作为一种便于描述的示例，表示对三维坐标系进行划分，并非是限定按照图4的方式进行划分，实际应用中可根据需要将三维坐标系划分为预设数量的正方体格子，并确保每个正方体格子的边长相同。然后，以经过筛选的测距数据为输入，即将传输了误差数据的基站剔除后，从剩余的全部基站中选取预设数量的UWB基站，并确定选取的UWB基站在坐标系中的坐标，根据选取的基站的坐标和每个正方体格子的中心点坐标，计算选取的基站至每个正方体格子的中心点的距离，将该距离与输入的测距数据进行比较，确定定位标签在每个正方体格子的位置记录。

S105：根据每个正方体格子的位置记录进行投票，以确定定位标签的结论坐标。

在本申请一个实施例中，在确定定位标签在每个正方体格子的位置记录后，结合每个正方体格子的位置记录，以及每个正方体格子的历史投票成功记录和定位标签的历史定位坐标等各种参数，投票确定定位标签所在的正方体格子。

具体可通过本申请的用于地铁工地竖井内的三维定位系统中的投票模块获取上述各种参数后，对上一步确定的每个可能包含定位标签的正方体格子进行投票，将得票数大于总票数的一半的正方体小格子确定为定位标签所在的目标正方体格子，即单个小格子得票半数以上的为成功投票，并以目标正方体格子的中心点坐标为定位标签最终的结论坐标，从而实现对定位标签在竖井区域中的三维定位。

可选地，在一些实施例中，若出现每个正方体格子得票均小于半数的场景，则扩大投票的选区，比如，将划分为多个正方体格子中临近的9个正方体格子进行累加，生成边长为原正方体格子3倍的正方体投票区域，从而对正方体格子累加后获得多个投票区域，并对每个投票区域进行投票，以得票数最高的投票区域的中心点坐标为定位标签的结论坐标。

需要说明的是，通过上述步骤确定定位标签的结论坐标后，还可以在地铁工地竖井内显示定位标签的结论坐标，便于其他人员知晓定位标签所处位置，或进行预警。作为一种示例，可确定的定位标签的结论坐标发送给竖井区域的智慧工地系统，在智慧工地系统的显示屏上显示定位标签的三维坐标。

综上所述，本申请实施例的用于地铁工地竖井内的三维定位方法，建立与竖井区域对应的三维坐标系，并确定在竖井的不同层中设置的超宽带UWB基站的坐标，通过每个UWB基站对定位标签进行测距，从汇总后的数据中筛选出误差数据并丢弃，将三维坐标系划分为多个均等的正方体格子，根据选取的UWB基站的坐标和对应的测距数据，以及每个正方体格子的中心点坐标，依次确定定位标签在每个正方体格子的位置记录，根据每个格子的位置记录进行投票，确定定位标签的结论坐标。该方法根据UWB高精度定位数据对划分的每个采样区域进行筛选、投票得出待定位的标签的坐标，可在竖井整体的三维空间内进行定位，即当人员及设备处在竖井的不同层时可统一进行定位，实现了竖井的全区域内无缝覆盖的效果，扩展了可定位的区域，并且，降低了障碍物遮挡信号等实际因素对定位的影响，提高了定位的准确性。

为了更加清楚的说明本申请确定定位标签在每个正方体格子的位置记录的具体实现方式，本申请还提出了一种具体的用于地铁工地竖井内的三维定位方法。

图5是根据本申请实施例提供的一种具体的用于地铁工地竖井内的三维定位方法的流程示意图。参考图5所示，该方法包括：

S1：根据选取的UWB基站的坐标和任一正方体格子的中心点坐标，计算每个选取的UWB基站与任一正方体格子的中心点间的距离，并将每个选取的UWB基站与任一正方体格子的中心点间的距离相加，以获得第一距离。

在本申请的实施例中，先从全部的正方体格子中任意选取一个正方体格子来确定它的位置记录，再从设置的全部UWB基站中选取预设数量的UWB基站，并确定选取的任一正方体格子的中心点坐标和选取的UWB基站的坐标。

需要说明的是，从设置的全部UWB基站中选取预设数量的UWB基站存在多种选取方法，本申请针对可选取的每一种组合，依次确定定位标签在当前正方体格子的位置记录。因此，本申请在选取预设数量的UWB基站前，确定从设置全部的基站中选取预设数量的UWB基站的各个排列组合，先从中选取任一中组合。

举例而言，以坐标系原点所在的正方体格子为当前选取的小格子1，确定其坐标为（x1,y1,z1）。若在竖井区域中设置了5个基站，选取的基站的预设数量为3，则存在

种选取方式，本实施例先选取第一种组合，即选取基站A、基站B和基站C，并确定基站A的坐标为（xa,ya,za），基站B的坐标为（xb,yb,zb），基站C的坐标为（xc,yc,zc）。

进一步的，通过两点间的距离公式计算每个选取的UWB基站与任一正方体格子的中心点间的距离，再将计算出的各个距离相加。继续参照上述示例，通过下述方式计算选取的UWB基站与正方体格子的中心点间的第一距离：

+

+

。

S2：计算每个选取的UWB基站发送的测距数据的和，以获得第二距离。

具体的，获取选取的各个UWB基站发送的测距数据，即定位标签到本基站距离数据，继续参照上述示例，定位标签到基站A的距离是La，到基站B的距离是Lb，到基站C的距离是Lc，再将La、Lb和Lc相加得到第二距离。

S3：计算第一距离与第二距离的差的绝对值，并比较绝对值与正方体格子的边长的大小。

S4：若绝对值小于正方体格子的边长，则任一正方体格子位置记录加一。

继续参照上述示例，当划分的正方体格子的边长为10cm时，通过下述方式进行比较：

+

+

-（La+Lb+Lc）

<10cm

即，若上述不等式成立，则确定小格子1在基站A、基站B和基站C的组合下的位置记录加一。

更进一步的，在判定完当前的基站组合后，针对剩余的每种组合依次选取对应的UWB基站，并重复执行步骤S1至步骤S4，以确定每种组合下的小格子1的位置记录是否加一。比如，针对上述示例中的

种排列组合中每一种组合，均通过步骤S1至步骤S4进行确定该种组合下的小格子1的位置记录是否加一。在所有组合均执行完后，统计位置记录最终的累加值，计算出正方体格子累计的位置记录。

由此，根据选取的UWB基站的坐标和对应的测距数据，以及任一正方体格子的中心点坐标，确定了定位标签在当前正方体格子的位置记录，再通过上述方式对划分出的每个正方体格子进行判断，依次确定定位标签在每个正方体格子的位置记录。

本申请实施例的用于地铁工地竖井内的三维定位方法，根据选取的UWB基站的坐标和对应的测距数据，以及每个正方体格子的中心点坐标，依次确定定位标签在每个正方体格子的位置记录，通过定位标签在每个正方体格子的位置记录反映定位标签在每个正方体格子的概率，进而便于后续结合计算出的定位标签在每个正方体格子的概率进行投票，以确定定位标签的最终结论坐标，该方式降低了障碍物遮挡致使定位信号反射等因素对定位结果的影响，可以在实际应用中存在障碍物的影响下提高对标签进行三维定位的准确性，增强了本申请的用于地铁工地竖井内的三维定位方法的实用性和可靠性。

图6是根据本申请实施例提供的一种用于地铁工地竖井内的三维定位系统的结构示意图。如图6所示，该用于地铁工地竖井内的三维定位系统包括：

第一确定模块100，用于建立与竖井区域对应的三维坐标系，并在竖井区域的不同层中分别设置对应数量的超宽带UWB基站，确定每个UWB基站的坐标。

测距模块200，用于通过每个UWB基站对定位标签进行测距，将测距数据发送至主基站进行汇总。

筛选模块300，用于从汇总后的原始距离数据中筛选出误差数据并丢弃误差数据。

第二确定模块400，用于将三维坐标系划分为多个均等的正方体格子，确定每个正方体格子的中心点坐标，并根据筛选结果从设置的基站中选取预设数量的UWB基站，根据选取的UWB基站的坐标和对应的测距数据，以及每个正方体格子的中心点坐标，依次确定定位标签在每个所述正方体格子的位置记录。

投票模块500，用于根据每个正方体格子的位置记录进行投票，以确定定位标签的结论坐标。

在本申请的实施例中，铁工地竖井内的三维定位系统包括现场数据获取层和边缘计算层，其中，现场数据获取层可包括UWB基站、交换机和上述的第一确定模块100和测距模块200，边缘计算层包括定位引擎系统和智慧工地系统，定位引擎系统接收由主基站传输的距离数据，并进行系统的位置计算及结果存储分发，定位引擎系统对位置数据进行处理后将人员及设备的三维坐标传送给智慧工地系统，最终在智慧工地系统显示人员及设备的三维坐标以及人员及设备所在现场竖井的具体位置，其中，定位引擎系统可包括上述的筛选模块300、第二确定模块400和投票模块500。

可选地，一些实施例中，第二确定模块400具体用于根据选取的UWB基站的坐标和任一正方体格子的中心点坐标，计算每个选取的UWB基站与任一正方体格子的中心点间的距离，并将每个选取的UWB基站与任一正方体格子的中心点间的距离相加，以获得第一距离；计算每个选取的UWB基站发送的测距数据的和，以获得第二距离；计算第一距离与第二距离的差的绝对值，并比较绝对值与正方体格子的边长的大小；若绝对值小于正方体格子的边长，则确定任一正方体格子位置记录加一。

可选地，一些实施例中，第二确定模块400还用于：确定从设置的基站中选取预设数量的UWB基站的各个排列组合，针对每种组合依次选取对应的UWB基站，并重复执行上述步骤，以确定每种组合下的任一正方体格子位置记录是否加一；计算任一正方体格子累计的位置记录。

可选地，一些实施例中，投票模块500，具体用于：结合每个正方体格子的位置记录对定位标签所在的正方体格子进行投票；将得票数大于总票数的一半的正方体小格子确定为定位标签所在的目标正方体格子；以目标正方体格子的中心点坐标为定位标签的结论坐标。

可选地，一些实施例中，投票模块500还用于：若每个正方体小格子的得票数均小于总票数的一半，则将临近的9个正方体格子进行累加，以获得多个投票区域，并对每个投票区域进行投票，以得票数最高的投票区域的中心点坐标为定位标签的结论坐标。

可选地，一些实施例中，竖井区域包括顶层和中板层，第一确定模块100还用于：在顶层的每个窗口中的选择一组对角，在选择的每个角上设置一台UWB基站；在中板层的每个窗口的每个角上设置一台UWB基站。

可选地，一些实施例中，筛选模块300，具体用于：确定任一UWB基站与竖井区域的各个顶点间的距离中的最大距离；比较任一UWB基站传输的测距数据与最大距离的大小；若任一UWB基站传输的测距数据大于最大距离，则确定测距数据为误差数据。

可选地，一些实施例中，还包括显示模块，用于在竖井区域的智慧工地系统显示定位标签的三维坐标。

本实施例的用于地铁工地竖井内的三维定位系统，根据UWB高精度定位数据对划分的每个采样区域进行筛选、投票得出待定位的标签的坐标，可在竖井整体的三维空间内进行定位，即当人员及设备处在竖井的不同层时可统一进行定位，实现了竖井的全区域内无缝覆盖的效果，扩展了可定位的区域，并且，降低了障碍物遮挡信号等实际因素对定位的影响，提高了定位的准确性。

根据本申请的实施例，本申请还提供了一种电子设备、一种可读存储介质和一种计算机程序产品。

为了实现上述实施例，本申请还提出一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其中，所述计算机指令用于使所述计算机执行上述实施例中任一项所述的用于地铁工地竖井内的三维定位方法。

图7示出了适于用来实现本申请实施方式的示例性计算机设备的框图。图7显示的计算机设备12仅仅是一个示例，不应对本申请实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图7所示，计算机设备12以通用计算设备的形式表现。计算机设备12的组件可以包括但不限于：一个或者多个处理器或者处理单元16，系统存储器28，连接不同系统组件（包括系统存储器28和处理单元16）的总线18。

总线18表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器，外围总线，图形加速端口，处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举例来说，这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构（Industry StandardArchitecture；以下简称：ISA）总线，微通道体系结构（Micro Channel Architecture；以下简称：MAC）总线，增强型ISA总线、视频电子标准协会（Video Electronics StandardsAssociation；以下简称：VESA）局域总线以及外围组件互连（Peripheral ComponentInterconnection；以下简称：PCI）总线。

计算机设备12典型地包括多种计算机系统可读介质。这些介质可以是任何能够被计算机设备12访问的可用介质，包括易失性和非易失性介质，可移动的和不可移动的介质。

存储器28可以包括易失性存储器形式的计算机系统可读介质，例如随机存取存储器（Random Access Memory；以下简称：RAM）30和/或高速缓存存储器32。计算机设备12可以进一步包括其它可移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机系统存储介质。仅作为举例，存储系统34可以用于读写不可移动的、非易失性磁介质（图7未显示，通常称为“硬盘驱动器”）。

尽管图7中未示出，可以提供用于对可移动非易失性磁盘（例如“软盘”）读写的磁盘驱动器，以及对可移动非易失性光盘（例如：光盘只读存储器（Compact Disc Read OnlyMemory；以下简称：CD-ROM）、数字多功能只读光盘（Digital Video Disc Read OnlyMemory；以下简称：DVD-ROM）或者其它光介质）读写的光盘驱动器。在这些情况下，每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线18相连。存储器28可以包括至少一个程序产品，该程序产品具有一组（例如至少一个）程序模块，这些程序模块被配置以执行本申请各实施例的功能。

具有一组（至少一个）程序模块42的程序/实用工具40，可以存储在例如存储器28中，这样的程序模块42包括但不限于操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模块42通常执行本申请所描述的实施例中的功能和/或方法。

计算机设备12也可以与一个或多个外部设备14（例如键盘、指向设备、显示器24等）通信，还可与一个或者多个使得用户能与该计算机设备12交互的设备通信，和/或与使得该计算机设备12能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备（例如网卡，调制解调器等等）通信。这种通信可以通过输入/输出（I/O）接口22进行。并且，计算机设备12还可以通过网络适配器20与一个或者多个网络（例如局域网（Local Area Network；以下简称：LAN），广域网（Wide Area Network；以下简称：WAN）和/或公共网络，例如因特网）通信。如图所示，网络适配器20通过总线18与计算机设备12的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合计算机设备12使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。

处理单元16通过运行存储在系统存储器28中的程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，例如实现前述实施例中提及的用于盾构地铁隧道管片的扫描检测方法。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列（PGA），现场可编程门阵列（FPGA）等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种用于地铁工地竖井内的三维定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

建立与竖井区域对应的三维坐标系，并在所述竖井区域的不同层中分别设置对应数量的超宽带UWB基站，确定每个所述UWB基站的坐标；

通过每个所述UWB基站对定位标签进行测距，将测距数据发送至主基站进行汇总；

从汇总后的原始距离数据中筛选出误差数据并丢弃所述误差数据；

将所述三维坐标系划分为多个均等的正方体格子，确定每个所述正方体格子的中心点坐标，并根据筛选结果从设置的基站中选取预设数量的UWB基站，根据选取的UWB基站的坐标和对应的测距数据，以及每个所述正方体格子的中心点坐标，依次确定所述定位标签在每个所述正方体格子的位置记录；

根据所述每个所述正方体格子的位置记录进行投票，以确定所述定位标签的结论坐标。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据选取的UWB基站的坐标和对应的测距数据，以及每个所述正方体格子的中心点坐标，依次确定所述定位标签在每个所述正方体格子的位置记录，包括：

S1：根据所述选取的UWB基站的坐标和任一正方体格子的中心点坐标，计算每个所述选取的UWB基站与所述任一正方体格子的中心点间的距离，并将每个所述选取的UWB基站与所述任一正方体格子的中心点间的距离相加，以获得第一距离；

S2：计算每个所述选取的UWB基站发送的测距数据的和，以获得第二距离；

S3：计算所述第一距离与所述第二距离的差的绝对值，并比较所述绝对值与所述正方体格子的边长的大小；

S4：若所述绝对值小于所述正方体格子的边长，则所述任一正方体格子位置记录加一。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤S4之后，还包括：

确定从设置的基站中选取预设数量的UWB基站的各个排列组合，针对每种组合依次选取对应的UWB基站，并重复执行步骤S1至步骤S4，以确定每种组合下的所述任一正方体格子位置记录是否加一；

计算所述任一正方体格子累计的位置记录。

4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述根据所述每个所述正方体格子的位置记录进行投票，包括：

结合每个所述正方体格子的位置记录对所述定位标签所在的正方体格子进行投票；

将得票数大于总票数的一半的正方体小格子确定为所述定位标签所在的目标正方体格子；

以所述目标正方体格子的中心点坐标为所述定位标签的结论坐标。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，若每个正方体小格子的得票数均小于总票数的一半，则将临近的9个正方体格子进行累加，以获得多个投票区域，并对每个所述投票区域进行投票，以得票数最高的投票区域的中心点坐标为所述定位标签的结论坐标。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述竖井区域包括顶层和中板层，在竖井区域的不同层中分别设置对应数量的超宽带UWB基站，包括：

在所述顶层的每个窗口中的选择一组对角，在选择的每个角上设置一台UWB基站；

在所述中板层的每个窗口的每个角上设置一台UWB基站。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述从汇总后的原始距离数据中筛选出误差数据，包括：

确定任一UWB基站与所述竖井区域的各个顶点间的距离中的最大距离；

比较所述任一UWB基站传输的测距数据与所述最大距离的大小；

若所述任一UWB基站传输的测距数据大于所述最大距离，则确定所述测距数据为误差数据。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述定位标签的结论坐标后，还包括：

在所述竖井区域的智慧工地系统显示所述定位标签的三维坐标。

9.一种用于地铁工地竖井内的三维定位系统，其特征在于，包括：

第一确定模块，用于建立与竖井区域对应的三维坐标系，并在所述竖井区域的不同层中分别设置对应数量的超宽带UWB基站，确定每个所述UWB基站的坐标；

测距模块，用于通过每个所述UWB基站对定位标签进行测距，将测距数据发送至主基站进行汇总；

筛选模块，用于从汇总后的原始距离数据中筛选出误差数据并丢弃所述误差数据；

第二确定模块，用于将所述三维坐标系划分为多个均等的正方体格子，确定每个所述正方体格子的中心点坐标，并根据筛选结果从设置的基站中选取预设数量的UWB基站，根据选取的UWB基站的坐标和对应的测距数据，以及每个所述正方体格子的中心点坐标，依次确定所述定位标签在每个所述正方体格子的位置记录；

投票模块，用于根据所述每个所述正方体格子的位置记录进行投票，以确定所述定位标签的结论坐标。

10.一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机指令用于使计算机执行权利要求1-8中任一项所述的用于地铁工地竖井内的三维定位方法。

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